加压烧结工艺对碳纤维增强TiC复合材料力学性能的影响

采用真空加压烧结工艺制备了 2 0 % (体积分数 )短碳纤维增强TiC复合材料 (Cf/TiC) ,研究了加压烧结温度、烧结时间和烧结压力对力学性能的影响。烧结温度由 190 0℃提高到 2 10 0℃ ,复合材料的横向断裂强度和断裂韧度分别由 387MPa和 4 14MPa·m1/2 提高到 5 93MPa和 6 87MPa·m1/2 ,当烧结温度再提高到2 2 0 0℃ ,强度和韧性反而有所下降。加压压力由 2 0MPa提高到 35MPa时 ,横向断裂强度和断裂韧度分别由5 5 7MPa、6 41MPa·m1/2 提高到 6 0 2MPa和 6 92Mpa·m1/2 。当保温时间由 0 5h提高到 2h时 ,复合材料的横向断裂强度和断裂韧度分别由 5 6 8MPa、6 5 3MPa·m1/2 提高到 5 93MPa和 6 87MPa·m1/2 。Cf/TiC复合材料合适的烧结工艺是在 2 10 0℃、30MPa下烧结 1h ,所制备的材料的相对密度为 97 6 % ,弹性模量为 416GPa ,横向断裂强度为 5 93MPa ,断裂韧度为 6 87MPa·m     

车用碳纤维增强Al-Cu基复合材料的微观组织及力学性能研究北大核心

采用真空压力渗透法制得Cu电镀液涂覆处理后的碳纤维(CF)增强Al-Cu基复合材料,进行力学性能测试并观察其显微组织。结果表明:对碳纤维表面进行镀Cu处理后形成了具有致密组织、厚度约1μm的界面层,界面层与碳纤维之间形成了紧密结合状态。碳纤维和Al-Cu基体之间形成了良好结合,未发现与Al-Cu基体呈分离状态的碳纤维束。碳纤维已被Al-Cu液充分渗透,未发现有孔隙出现。相对于Al-Cu基体,复合材料内除包含C与Al之外,还存在Al2Cu金属间化合物。相比Al-Cu基体,CF/Al-Cu基复合材料试样的抗拉强度得到明显提高。在断裂阶段碳纤维束内形成了许多微裂纹,此时形成了阶梯状的断口,并且断口部位也具有平整的结构。     

热压工艺对碳纤维增强铜基复合材料力学性能的影响

研究了热压工艺对碳纤维增强铜基复合材料力学行为的影响。结果表明:随热压温度的提高,CF/Cu复合材料的拉伸强度增大,显微硬度提高;热压温度超过800℃后,材料的强度和显微硬度随热压温度的升高而降低。对复合材料显微组织的研究表明,随热压温度的提高,材料的显微组织更加均匀。SEM断口分析表明:CF/Cu复合材料的断裂以纤维拔出为主要方式。     

冷压烧结法制备碳纤维增强铜基复合材料的研究

以碳纤维和Cu粉为原材料,采用冷压烧结法制备了碳纤维增强铜基复合材料,研究了压制压力、烧结温度和烧结时间对复合材料性能的影响。结果表明:随着压力的增加,冷成形压坯的密度和压溃强度均先快速提高,而后缓慢增长,较合理的压制压力为238~286 MPa;碳纤维增强铜基复合材料的密度和强度都随着烧结温度的增大而快速提高,但在800℃以上,密度基本不变,强度开始下降;提高烧结温度可提高复合材料的抗摩擦性能,当烧结温度超过750℃时,摩擦性能基本保持不变;碳纤维增强铜基复合材料的密度、强度和抗摩擦性能都随着烧结时间的延长而提高,但是提高速度越来越慢,当烧结时间超过40 min后,这些性能基本不再随时间变化。     

碳纳米管增强环氧树脂基复合材料的制备及其力学性能

通过对多壁碳纳米管进行表面处理,用超声分散和模具浇注成型法制备了碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料.研究了碳纳米管含量和表面处理对碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能和断面形貌的影响,分析了碳纳米管对环氧树脂的增强机理.结果表明,随着碳纳米管含量的增加,碳纳米管/环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度及模量先增加后减小;当碳纳米管的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别达到最大值69.8MPa、136.9MPa和3.72GPa,比纯环氧树脂提高了33.9%、29.3%和4.8%;当碳纳米管的质量分数为1.5%时,拉伸模量达到最大值2050.5 MPa,比纯环氧树脂提高了7.3%.     

热处理对粉末冶金法制备Wp/2024Al复合材料力学性能的影响

利用粉末冶金法制备了钨颗粒体积分数分别为5%,8%,10%的Wp/2024Al复合材料,挤压态复合材料W颗粒分散均匀,沿挤压方向钨颗粒呈带状分布。复合材料经过热处理后拉伸强度得到提高,延伸率则发生下降;同一工艺制备的Wp/2024Al复合材料480℃固溶时抗拉强度达到最大值;随着固溶温度的升高,复合材料屈服强度有一定的增加,延伸率下降;随着W含量的增加,T4态复合材料的抗拉强度和屈服强度升高,而延伸率下降。断口观察表明,挤压态和热处理态复合材料断口上存在大量韧窝,W颗粒没有发生开裂,热处理态复合材料发生界面脱开现象。     

HNO_3/H_2SO_4处理对碳纤维表面性质以及碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的影响

采用浓HNO3/浓H2SO4混合酸在60℃超声环境下对T300碳纤维进行表面氧化处理,并以其为增强体制备碳纤维/环氧树脂复合材料。利用X射线光电子能谱仪、拉曼光谱仪、扫描电镜、原子力显微镜对表面氧化前后的碳纤维形态与表面化学性质进行表征,研究氧化时间对纤维的表面形貌与表面性质以及碳纤维/环氧树脂基复合材料力学性能的影响。结果表明,氧化初期,碳纤维表面生成S—、N—含氧基团,以及—OH和—C=O;后期形成—COOH,氧化时间为15 min时,—COOH的浓度达到最大值。碳纤维/环氧树脂复合材料的强度随混合酸氧化时间延长而不断增强,氧化15 min时强度达到峰值,相比于未氧化处理的样品,复合材料层剪切强度从16.3 MPa提高到38.8 MPa,抗弯强度从148.3 MPa提高到379.7 MPa。     

碳纳米管增强铝基复合材料的制备及力学性能研究

利用静电自组装和机械搅拌法相结合的工艺制备得到碳纳米管/铝(carbon nanotubes/aluminum,CNTs/Al)复合材料粉体并压坯制成预制块.采用搅拌铸造和热轧相结合的工艺制备得到不同碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)含量的CNTs/Al复合材料.通过扫描电子显微镜(scanning...     

碳纤维增强铝基复合材料的研究现状

碳纤维增强铝基复合材料同时具备了增强材料和金属材料的优良特性,具有高强度、高模量、高耐磨性等特征,并且可以在导热、导电和高温下提供高强度、高弹性系数和高尺寸强度,在航空航天、汽车等行业的应用方面表现出巨大的发展空间.介绍了几种制备碳纤维增强铝基复合材料方法,从制备工艺、微观组织、力学性能等方面评述了制备的关键问题和研究...     

碳纤维增强聚合物复合材料在航空航天领域的研究进展

随着科技的发展,人们对于飞行器性能要求越来越高。而传统金属材料由于其自身重量大、制造成本高等缺点已经不能满足现代飞行器轻量化和高速化的需求。因此,新型高强度、低密度、耐高温等综合性能优异的先进复合材料应运而生。其中,碳纤维增强树脂基复合材料以其比模量高、比强度高、耐腐蚀性好以及可设计性强等优点成为了目前最为重要的一种航空结构材料。文章主要从以下几个方面进行论述：首先介绍了国内外碳纤维增强树脂基复合材料的研究现状;然后分别从原丝制备技术、预浸料铺放成型工艺及CFRP应用三个方面分析了碳纤维增强树脂基复合材料的研究热点与难点问题;最后针对上述存在的问题提出了一些解决方案并展望了未来的研究方向。     

制备工艺对碳纤维增强碳化硅基复合材料结构和力学性能的影响

以化学气相沉积碳为界面层,聚碳硅烷为先驱体,经过10个周期的浸渍-裂解制备了三维编织碳纤维增强碳化硅复合材料(3D-Cf/SiC)。考察了碳涂层高温预处理和陶瓷先驱体第一个周期1600℃裂解对复合材料结构与性能的影响。结果表明:碳涂层高温预处理有助于复合材料密度的提高,弱化了复合材料的界面结合,从而显著提高了复合材料的力学性能,复合材料弯曲强度达到571 MPa,剪切强度51 MPa,断裂韧性18 MPa.m1/2。     

短碳纤维含量对温压-熔渗工艺制备C/C-SiC复合材料力学性能的影响

以短切碳纤维为增强体,采用温压–熔渗工艺(WP-LSI)制备纤维体积分数分别为20%、25%和30%的C/CSiC复合材料,研究纤维含量对C/C-SiC复合材料力学性能的影响,并与国外同类产品进行对比。结果表明:随碳纤维含量增加,复合材料的开孔率降低,抗弯强度和抗压强度均提高,纤维体积分数为30%的复合材料密度达2.00 g/cm3,开孔率仅2.88%,其抗弯和垂直抗压强度分别为104.63 MPa和167.99 MPa,比纤维体积分数为20%的材料分别提高86.04%和44.76%,比国外同类产品分别提高2.03%和11.99%;随碳纤维含量增加,复合材料的破坏形式由假塑性破坏向脆性破坏转变。     

抗静电碳纤维复合材料的研制

研究了不同组份的碳纤维-聚氯乙烯复合材料的导电性。结果表明,该复合材料电阻率与碳纤维的含量及其的长度有关。研制出通用型沥青碳纤维-聚氯乙烯彩色塑料地板。该地板具有较好的抗静电及耐磨性能。     

碳纤维在聚乙烯复合材料中的作用

作者将沥青基碳纤维作为增强纤维以不同比例(0~25%)加入到聚乙烯树脂中制成复合材料,并研究了这些复合材料的力学性能、电学性能及耐热性的变化规律。结果表明:碳纤维有显著的增强作用。随碳纤维比例的增大,该复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量及热变形温度均呈上升态势;而缺口冲击强度及击穿电压呈下降态势。碳纤维增强的结果将使该复合材料比聚乙烯有更宽的使用范围。     

搅拌铸造法制备石墨烯增强铝基复合材料的组织和力学性能研究

石墨烯增强铝基复合材料满足轻量化用材的同时兼具良好的力学性能,是一种极具应用前景的复合材料.通过粉末混合、压坯和热还原,制备了含石墨烯的预制块,并将其作为中间体在搅拌铸造过程中加入,成功制备了石墨烯增强铝基复合材料.通过扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射仪等表征了复合材料的微观组织结构;通过力学性能测试,研究了石墨烯...     

原位转化碳纤维增韧氧化铝复合材料的制备工艺

以聚丙烯腈预氧化纤维为先驱纤维,使其在真空烧结过程中原位转化生成碳纤维来增韧氧化铝陶瓷材料.利用热重–差热分析和X射线衍射研究了聚丙烯腈预氧化纤维的相结构和化学结构以确定制备复合材料的升温烧结工艺,并探讨了加压方式和聚丙烯腈预氧化纤维含量对复合材料组织结构和性能的影响.研究发现聚丙烯腈预氧化纤维在差热曲线上444℃左右的放热峰和X射线衍射图谱中17左右的衍射峰是由预氧化阶段残留的未充分氧化的聚丙烯腈分子引起的;而1073℃左右的吸热峰和25.5左右的衍射峰说明预氧化纤维在加热烧结过程中已开始向碳纤维转变.热压烧结制备的复合材料的力学性能明显优于无压烧结.随着聚丙烯腈预氧化纤维含量的增加,复合材料的密度和显微硬度降低,而断裂韧性则先升高后降低,当聚丙烯腈预氧化纤维体积分数为20%时,复合材料的断裂韧性最大,达9.39MPa·m^1/2,说明原位碳纤维的生成提高了复合材料的断裂韧性,其增韧机制主要为纤维拔出和脱黏.     

热挤压对硼化物增强Mg-Li基复合材料组织与力学性能的影响

利用金相显微镜和扫描电镜观察铸态与热挤压态B4C增强Mg-Li基复合材料及其断口的显微形貌,研究热挤压对该复合材料组织和力学性能的影响。结果表明:热挤压加工可有效改善铸态Mg-Li基复合材料中强化相的分布均匀性,显著提高材料的屈服强度、抗拉强度和伸长率;基体合金在热挤压过程中发生动态再结晶,显微组织得到细化;在150~250℃范围内,挤压温度越高,强化相分布越均匀,基体合金的再结晶程度越高,因而复合材料的伸长率越高;200℃下热挤压的复合材料具有较好的力学性能,其抗拉强度为237.5 MPa,伸长率为21.7%,分别比铸态样品提高46.1%和126%。     

凝胶注模法制备碳纤维/氮化硅复合材料的微观结构与力学性能

通过化学气相沉积在短碳纤维表面制备C/Si C复合涂层,然后采用凝胶注模法制备纤维体积分数分别为2%和4%的Cf/Si3N4复合材料,利用X射线衍射与扫描电镜对该材料的物相与组织结构进行分析,研究短碳纤维对Si3N4陶瓷力学性能的影响。结果表明:随碳纤维体积分数增加,Cf/Si3N4复合材料的密度和抗弯强度降低,但断裂韧性明显提高。当纤维体积分数为4%时,材料的断裂韧性达到8.91 MPa·m1/2,比氮化硅陶瓷提高1.6倍,材料主要由长柱状的β-Si3N4基体、C/Si C涂层及碳纤维组成,碳纤维表面的C/Si C双涂层可防止高温下碳纤维与氮化硅基体发生反应,使碳纤维与氮化硅基体界面结合良好,以提高材料韧性并保证有合适的强度,满足功能材料在一定条件下的使用要求。     

12%SiCp/Al复合材料制备工艺及力学性能研究

对碳化硅颗粒进行表面氧化酸洗处理，采用粉末冶金加热挤压工艺制备了12％SiCp／Al（体积分数）复合材料。利用金相显微镜和电镜对微观组织进行了观测，拉伸试验测试复合材料的力学性能。试验结果表明：SiC颗粒在铝基体中分布比较均匀；T6热处理条件下12％SiCp／Al复合材料的屈服强度和抗拉强度分别约为472．4MPa、525．7MPa，伸长率为6．5％，弹性模量为92．7GPa。     

碳纤维增强铝基复合材料预制体制备的研究

介绍了为解决碳纤维与铝基体润湿性极差的原因,利用碳纤维表面改性、溶胶-凝胶法涂覆和预制体挤压成功制备出表面涂覆有光滑平整的SiO2涂层的碳纤维预制体.碳纤维预制体是挤压铸造法制备碳纤维增强铝基复合材料的重要骨架.制备最佳涂层的工艺条件为pH为11,TEOS∶去离子水∶无水乙醇=1∶5∶12,并且涂覆SiO2涂层碳纤维预...